В'яжуче на основі промислових відходів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький національний технічний університет, Вінниця

В'яжуче на основі промислових відходів

к.т.н., доц. Лемешев М.С.

Одним із перспективних напрямків розв'язання стратегічних задач будівельного комплексу є використання багатотоннажних відходів в технології виробництва будівельних матеріалів. Переробка і застосування таких відходів вигідна як з економічної, так і екологічної точки зору, адже одночасно відбувається звільнення значних земельних угідь від накопичених відвалів шкідливих хімічних відходів і зниження витрат на їх формування та утримання[1-2].

У Вінницькій області на території колишнього ВО "Хімпром" накопичено близько 800 тис. тон шкідливих хімічних відходів - фосфогіпсів [3]. Другим шкідливим продуктом виробничої діяльності регіону є накопичення золо-шлакових відходів на Ладижинській ТЕС, теперішня їх кількість дорівнює біля 20661 тис. тон [4]. На підприємствах металообробних виробництв регіону накопичено близько 300 тис тон дисперсних металевих відходів - шлами [5-7].

Основний текст.

Одним із перспективних дослідницьких напрямків використання золо-шлакових відходів в будівництві є хімічна активація золи-виносу кислими залишками, які в незначній кількості містяться у фосфогіпсах [7].

Аналізи хімічного складу золи-виносу показали, що в ній містяться оксиди SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3. Однією з негативних характеристик зольних відходів з різних регіонів країни є широкий спектр коливання кількості її хімічних складових. На сьогодні це є також однією із практичних перешкод, які ускладнюють широке використання золи-виносу у виробництві будівельних матеріалів. Хоча варто відмітити, що інтервалам зміни складу більшості зол (як України, так і світу) характерна якісна схожість (див. табл. 1).

Таблиця 1. Хімічний склад золошлаків і золи-виносу

Встановлено, що основні складові золи - SiO2, Al2O3 перебувають переважно у вигляді скловидних фаз. Їхня кількість суттєво впливає на властивість золи. В результаті досліджень було виявлено, що активність золи зростає із збільшенням вмісту скла [8].

Серед залізовміщуючих дисперсних відходів металообровної промисловості, варто виділити шлами шарикопідшипникового виробництва. Даний шлам практично не переробляється через високу дисперсність і вміст мастильно-охолоджувальних речовин. Він утворюється при виготовленні підшипників із сталі ШХ-15. Процентний вміст заліза складає 86,3 87,96%. Середній розмір частинок шламу складає 2Ч10-5м. Питома поверхня даного порошку досягає 0,5 2103 м2/кг. При зберіганні шламу у відкритих відвалах відбувається глибоке окислення заліза і висихання водних складових мастильно-охолоджувальних речовин. Оксидний шар складають гематит (Fе2О3), магнетит (Fе3О4), юстит (розчин Fе2О3 у FеО), лапідокрит (FеО(ОН)) [9-11].

Серед всієї сукупності можливих в'яжучих речовин (наприклад, відповідно класифікації Федорова М.Ф. (табл. 2)), перспективними, за твердженням Соломатова В.І., є матеріали, основу яких складають оксиди. Системи із подібним складом, тобто основу яких складають оксиди, включають і металофосфати. На основі фосфатних в'яжучих (ФВ) отримані різні види високоефективних жаростійких матеріалів, які характеризуються термостійкістю, значною міцністю, малою густиною, стійкістю до агресивних середовищ 12.

Таблиця 2. Класифікація в'яжучих речовин по хімічному складу, агрегатному стану, дисперсності (фрагмент системи Федорова М.Ф. 12)

Основним процесом при синтезі ФВ є розчинення у фосфорних кислотах окисних з'єднань. Регулювання цього процесу полягає у виборі концентрації кислоти, хімічного складу з'єднання, яке вміщує катіон, його оптимальної по розчинності модифікації, а також способу його введення в реакційну суміш і температурний режим синтезу. Крім того швидкість процесів кислотно-основної взаємодії можна регулювати, змінюючи реакційну активність наповнювача ущільненням, укрупненням його частин, використовуючи дисперсії окисленого металевого наповнювача, пасивуючи компоненти, які надмірно активно реагують, випаленням.

Проведені нами наукові дослідження спрямовані на комплексну переробку фосфогіпсових відходів, золи-виносу і металевих шламів. Метою даних досліджень є розробка нової безвідходної технології переробки фосфогіпсу шляхом його відмивання з використанням дефлокулюючих добавок і отримання гіпсового в'яжучого - модифікації та послідуюче використання кислих стоків для отримання металозолофосфатного (МЗФВ) комлексного в'яжучого.

Оскільки вміст Н3РО4 у фосфогіангідриті незначний, то для підвищення дії ортофосфорної кислоти на оксиди заліза, за аналогією із дослідженнями 8, де використовувались добавки Р2О5 менше 1%, суміш гомогенізували у шаровому млині на протязі 10 хв. Вміст компонентів у масовому відношенні - фосфоангідритметалевий шлам:зола-виносу = 3:1:0,5. Основні фізико-механічні властивості дослідних зразків розробленого будівельного матеріалу наведені в таблиці 3.

Таблиця 3. Фізико-механічні харахтеристики зразків МЗФВ

Отримані позитивні результати досліджень фізико-механічних властивостей зразків підтверджують доцільність продовження подальших наукових досліджень.

В результаті виконаних комплексних досліджень отриманно металозолофосфатного в'яжучого на основі відходів промисловості. Через низькій вміст кислот у відвальних фосфогіпсах суміш компонентів комплексного в'яжучого доцільно попередньо гомогенізувати у шаровому млині.

Література

металозолофосфатний в'яжучий відходи промисловість

1. Лемешев М.С. Комплексна переробка техногенних відходів хімічної промисловості та металообробних виробництв / М.С. Лемешев, О.В. Христич, О.В. Березюк // Materiбly XI Mezinбrodnн vмdecko-praktickб konference «Aktuбlnн vymoћenosti vмdy - 2015». - Praha (Chech): Publishing House «Education and Science» s.r.o, 2015. - Dнl 7. Fyzika. Matematika. Modernн informaиnн technologie. Vэstavba a architektura. Technickй vмdy. - S. 60-62.

2. Лемешев М.С. Легкі бетони отримані на основі відходів промисловості / М.С. Лемешев, О.В. Березюк // Сборник научных трудов SWorld. - Иваново: МАРКОВА АД, 2015. - № 1 (38). Том 13. Искусствоведение, архитектура и строительство. - С. 111-114.

3. Сердюк В.Р. Комплексне в'яжуче з використанням мінеральних добавок та відходів виробництва / В.Р. Сердюк, М.С. Лемешев, О.В. Христич // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. Науково-технічний збірник. - 2009. - Випуск 33. - С. 57-62.

4. Ковальський В.П. Обґрунтування доцільності використання золошламового в'яжучого для приготування сухих будівельних сумішей / В.П. Ковальський, В.П. Очеретний, М.С. Лемешев, А.В. Бондар. // Рівне: Видавництво НУВГіП, 2013. - Випуск 26. - С. 186-193.

5. Лемешев М.С. Электротехнические материалы для защиты от электромагнитного загрязнения окружающей среды / М.С. Лемешев, А.В. Христич // Инновационное развитие территорий: Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. (26 февраля 2016 г.). - Череповец: ЧГУ, 2016. - С. 78-83.

6. Сердюк В.Р. Пути использования дисперсных металлических шламов / В.Р. Сердюк, О.В. Христич, М.С. Лемешев // Зб. наук. пр. Міжнародної науково-практичної конференції “Енергозберігаючі технології. Застосування відходів промисловості в бідівельних матеріалах та будівництві”. - Київ: Пульсари. - 2004. - С. 119-126.

7. Сердюк, В.Р. Строительные материалы и изделия для защиты от электромагнитного излучения радиочастотного диапазона / В.Р. Сердюк, М.С. Лемешев. // Строительные материалы и изделия. - 2005. - № 6. - С. 8-12.

8. Сердюк В.Р. Золоцементне в'яжуче для виготовлення ніздрюватих бетонів / В.Р. Сердюк, М.С. Лемешев, О.В. Христич // Сучасні технології матеріали і конструкції в будівництві. Науково-технічний збірник. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця. - 2011. - №1(10). - С. 57-61.

9. Лемешев М.С. Формування структури електропровідного бетону під впливом електричного струму / М.С. Лемешев // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві: Науково-технічний збірник. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2006. - С. 36-41.

10. Лемешев М.С. Технологічні особливості формування електротехнічних властивостей електропровідних бетонів / М.С. Лемешев, О.В. Березюк, О.В. Христич // Мир науки и инноваций. - Иваново: Научный мир, 2015. - Выпуск 1 (1). Том 10. География. Геология. Искусствоведение, архитектура и строительство. - С. 74-78.

11. Berezyuk O.V., Savulyak V.I. Dynamics of hydraulic drive of hanging sweeping equipment of dust-cart with extended functional possibilities // TEHNOMUS - New Technologies and Products in Machine Manufacturing Technologies. - Suceava - Romania, 2015. - No 22. - P. 345-351.

12. Копейкин В.А., Петрова А.П., Рашкован И.Л. Материалы на основе металлофосфатов / В.А. Копейкин, А.П. Петрова, И.Л. Рашкован. - М.: Химия, 1976.- 200 с.

Размещено на Allbest.ru